深基坑冰層水下爆破施工技術(shù)

深基坑冰層水下爆破施工技術(shù)1前言近年來(lái)水下爆破技術(shù)在航道疏浚運(yùn)河開(kāi)挖港口探深橋墩基礎(chǔ)開(kāi)挖和水下隧道施工中被廣泛應(yīng)用東北地區(qū)具有特殊的地理位置和嚴(yán)酷的氣候條件該地區(qū)橋梁基坑開(kāi)挖水下爆破施工一般安排在融冰后實(shí)施結(jié)合既有橋梁深水基礎(chǔ)施工經(jīng)驗(yàn)開(kāi)發(fā)了冰層下水下爆破施工技術(shù)采用小范圍冰層爆破技術(shù)和考慮冰層介質(zhì)影響的水下爆破技術(shù)融冰前進(jìn)行橋梁水下基坑開(kāi)挖施工增加了可施工作業(yè)時(shí)間縮短了總工期并得到成功應(yīng)用，加快了施工進(jìn)度，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。以此為基礎(chǔ)，提煉形成本技術(shù)。2技術(shù)特點(diǎn)在我囯北方橋梁深水基坑施工中采用冰層水下爆破施工，可以將橋梁開(kāi)工時(shí)間提前至融冰前進(jìn)行，增加年度有效作業(yè)時(shí)間。本在水下爆破施工中充分考慮了冰層介質(zhì)的影響施工時(shí)首先進(jìn)行破冰爆破，然后進(jìn)行水下爆破，在冰層條件情況下完成橋梁深水基礎(chǔ)的水下爆破施工。本技術(shù)采用簡(jiǎn)易冰上爆破平臺(tái)、跟管鉆進(jìn)、套管裝藥、雙線起爆等技術(shù)，使冰下水下爆破不受碎冰、淤泥等影響，施工快速、方便，能夠保證工程質(zhì)量、安全。3適用范圍用于流水速度不大于12m的橋梁深水基礎(chǔ)水下爆破施工。4技術(shù)原理水下爆破過(guò)程中炸藥爆炸在水中激發(fā)沖擊波荷載氣泡脈動(dòng)荷載以及空化效應(yīng)的二次加載其作用機(jī)理復(fù)雜因?yàn)槎嗔酥虚g介質(zhì)水的影響其中鉆孔裝藥起爆方法都變得復(fù)雜而冰體在高速應(yīng)變率荷載的作用下呈現(xiàn)脆性對(duì)于水下爆破通過(guò)水介質(zhì)傳遞能量而破壞冰層接近藥包爆炸加載時(shí)的冰層破壞主要是爆炸氣體膨脹形成的多次加載水介質(zhì)所產(chǎn)生的破壞作用,并且表現(xiàn)出明顯的脆性破壞特征當(dāng)冰層厚小于m時(shí)以水為約束介質(zhì)的最佳爆破作用系數(shù)取值范圍為1.8～2.2；冰層下藥包接近爆炸的最佳炸藥單耗是冰層內(nèi)藥包爆破的1/2。5施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1施工工藝流程5.2施工操作要點(diǎn)5.2.1施工準(zhǔn)備圖5.1冰下爆破施工工藝流程圖1對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘測(cè)，探明水下地形、地質(zhì)情況，并繪出地形圖。2在爆破施工前，修建完成便道，施工用水用電接通，鋼平臺(tái)加工及安裝等工作。3辦理爆破施工手續(xù)，采購(gòu)爆破物品。4進(jìn)行技術(shù)和安全交底。5..2爆破設(shè)計(jì)根據(jù)工程施工條件地質(zhì)情況爆破面積深度等確定鉆孔方式和爆破施工的各種參數(shù)。與一般水下爆破相比，主要考慮以下兩個(gè)方面：1爆破破時(shí)爆破作用系數(shù)（a為孔間距Rw為爆破抵抗線取1～2.2；炸藥位于冰層下15hh為冰層厚度；炸藥單耗3～.4k/3。2水下爆計(jì)算炸藥單耗時(shí)，采用瑞典設(shè)計(jì)方法：qq1q2q3q4式5.2.2-1式中：——基本單耗；q2——爆區(qū)上方水壓增量；q2＝0.01h2；h2——水深，m；q3——爆區(qū)上方覆蓋層增量；q3＝0.02h3；h3——覆蓋層（淤泥或土、砂，冰層按一半厚度計(jì)入）厚度，m；q4——巖石膨脹增量；q4＝0.02h；h——梯段高度，m。3計(jì)算得出鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)。4根據(jù)鉆孔設(shè)計(jì)要素表，對(duì)擬爆破的承臺(tái)繪制爆破布孔圖。根據(jù)安全計(jì)算確定一次最大起爆用藥量，確定段數(shù)并選擇雷管類型，形成水下爆破裝藥設(shè)計(jì)表。5.2.3破冰爆破破冰爆破采用冰下懸浮方式，孔間距5m，單孔裝藥量7.5kg，一次起爆量按安全計(jì)算，不大于100kg且不大于兩段。破冰面積控制在二次爆破作業(yè)范圍內(nèi)。鉆孔可采用地質(zhì)鉆機(jī)，導(dǎo)爆管電起爆。5.2.4簡(jiǎn)易爆破鉆孔平臺(tái)1平臺(tái)設(shè)計(jì)水下爆破鉆孔采用2臺(tái)XJ-100型地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，鉆機(jī)連帶鉆架的重量約為800kg。平臺(tái)可采用鋼管制作，鋼管直徑為1m，設(shè)計(jì)入水深度約50cm。平臺(tái)寬度8m，長(zhǎng)度按作業(yè)鉆機(jī)數(shù)量確定，2臺(tái)鉆機(jī)時(shí)，長(zhǎng)度可取18m。2平臺(tái)加工1）應(yīng)選用定尺鋼管，采用二氧化碳保護(hù)焊進(jìn)行鋼管連接和管口密封焊接，并做密水試驗(yàn)。2）平臺(tái)拼接：將焊接好的鋼管采用20#槽鋼橫向連接成一個(gè)施工平臺(tái)。將槽鋼按照設(shè)計(jì)要求焊接在鋼管上。槽鋼與鋼管焊接時(shí)在接縫處用Φ8鋼筋進(jìn)行幫焊。3平臺(tái)、鉆機(jī)就位水中，并初步就位。采用全站儀測(cè)量放線，確定孔位位置，然后采用纜繩將平臺(tái)固定。5.2.5測(cè)量定位格按照爆破設(shè)計(jì)中的孔位、孔徑進(jìn)行定位。5.2.6鉆孔鉆孔孔徑100mm，采用垂直鉆孔，跟管鉆進(jìn)施工。采用φ110mm鋼套管穿過(guò)淤泥、未清除的覆蓋層，并隨鉆頭鉆進(jìn)采用壓力跟管至套管進(jìn)入巖層20cm。然后鉆頭鉆進(jìn)直至設(shè)計(jì)高度。別注意確定前排孔抵抗線滿足設(shè)計(jì)。5.2.7清孔每鉆進(jìn)50cm時(shí)進(jìn)行一次清孔，清孔采用高壓水清孔。5.2.8裝藥并安裝引爆體1爆破器材檢查：裝藥前首先對(duì)運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)的爆破器材進(jìn)行驗(yàn)收檢查，數(shù)量是否正確質(zhì)量是否完好，雷管是否同廠、同批、同牌號(hào)的電雷管。2制藥：根據(jù)各孔標(biāo)高爆破工先將爆藥預(yù)裝好，將炸藥裝入外徑85mm，壁厚為2mm的塑料管內(nèi)，將兩端密封裝入塑料套管中。裝藥采用間隔空氣裝藥。為了防止炸藥在水中上浮，在炸藥加工時(shí)在塑料管端頭預(yù)先裝少量砂，然后再裝炸藥。起爆藥包安裝2按設(shè)計(jì)間距綁在竹片上，并理順雷管引線。3安裝保護(hù)套管當(dāng)孔鉆好后，從套管內(nèi)取出鉆桿，裝入Φ90mm的塑料套管，其塑料套管長(zhǎng)度?。阂欢说娇椎?，一端高出水面50～60cm。4裝藥通過(guò)PVC管將帶藥包的竹片安裝至孔內(nèi)，把帶炸藥的竹片放到孔底。當(dāng)裝藥困難時(shí)，進(jìn)行，并做好裝藥的原始記錄，包括每孔裝藥量、出現(xiàn)的問(wèn)題及處理措施。5連線聯(lián)中去，全部雷管分成兩個(gè)串聯(lián)支路進(jìn)行連接。5.2.9堵塞應(yīng)防止堵塞懸空，保證堵塞材料的密實(shí)，不得將導(dǎo)線拉得過(guò)緊，防止被砸斷、破損。5.2.10起爆1雷管及延期時(shí)間的選取期爆破。取間隔時(shí)間50～100ms。起爆順序由外向內(nèi)逐排起爆，分成10～16段。2網(wǎng)絡(luò)形成一次最多起爆藥孔個(gè)數(shù)5～6個(gè)，為起到縮短同段延期爆炸時(shí)間誤差，增強(qiáng)起爆力的效2條獨(dú)立的起爆線路。每個(gè)藥孔中各用2個(gè)同段雷管、雷管引爆炸藥和導(dǎo)爆索。3按爆破方案設(shè)置起爆警戒，然后進(jìn)行裝藥、連線，采用非電導(dǎo)管起爆網(wǎng)絡(luò)，采用脈沖起爆器引爆。挖渣、檢查不到位應(yīng)安排補(bǔ)爆。6材料與設(shè)備6.1主要爆破器材1采用同時(shí)具有較好的抗水、抗壓、抗凍、抗?jié)B性，適用于較為復(fù)雜條件下的爆破。2猛度高，抗水性能強(qiáng)、安全性能好等特點(diǎn)，適合于水下鉆孔爆破。6.2主要設(shè)備、材料配置冰層水下爆破主要設(shè)備、材料按表6.2配置。冰層水下爆破主要設(shè)備、材料配置表序號(hào)名稱及型號(hào)數(shù)量備注1XJ-100型地質(zhì)鉆2臺(tái)222m長(zhǎng)臂挖機(jī)1臺(tái)3RC220挖掘機(jī)1臺(tái)4簡(jiǎn)易鉆孔平臺(tái)1個(gè)5乳化炸藥6t6雷管840發(fā)7導(dǎo)爆索550m8導(dǎo)爆管500m9麻繩500m10鋼芯電纜線300m11鉆頭100個(gè)12高壓水泵1臺(tái)13XJ-100型地質(zhì)鉆2臺(tái)7質(zhì)量控制措施7.1質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)7.1.1施工圖設(shè)計(jì)；7.2《路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)；7.3《路橋涵施工技術(shù)規(guī)范。7.2質(zhì)量控制要點(diǎn)7.2.1鉆孔位置誤差小于5cm,裝藥孔底高程誤差小于50cm。7.2.2要特殊說(shuō)明，由設(shè)計(jì)人員處理。7.2.3廠、同批、同牌號(hào)的電雷管，對(duì)不合格的爆破器材堅(jiān)決不能使用。7.2.4裝藥人員，應(yīng)嚴(yán)格按爆破設(shè)計(jì)藥量裝藥，用木質(zhì)炮棍和準(zhǔn)備好的填塞物封孔。7.2.5認(rèn)真做好每個(gè)炮孔的堵塞工作，保證堵塞長(zhǎng)度和堵塞質(zhì)量。7.2.6將電爆網(wǎng)路中的接頭用絕緣膠布包裹好，嚴(yán)防短路。7.2.7應(yīng)由專人負(fù)責(zé)各區(qū)段和其間的爆破網(wǎng)路連接，并檢查連接后的網(wǎng)路參數(shù)。7.2.8嚴(yán)格按《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》要求控制承臺(tái)基礎(chǔ)的尺寸和標(biāo)高。8安全管控措施8.1建立健全安全生產(chǎn)管理機(jī)構(gòu)，嚴(yán)格安全教育及入場(chǎng)管理，完善安全管理制度。8.28.3嚴(yán)格執(zhí)行爆破作業(yè)安全制度及爆破作業(yè)相關(guān)規(guī)定。8.4爆破物品進(jìn)行防水處理并對(duì)爆破物品進(jìn)行抗水、抗壓爆破試驗(yàn)，檢測(cè)電雷管電阻值，非電導(dǎo)爆管檢查外觀有無(wú)受損；爆破器材、起爆器、歐姆表進(jìn)行性能測(cè)試。8.5爆破時(shí)采用小于設(shè)計(jì)一次起爆用藥量1～2進(jìn)行爆破，同時(shí)進(jìn)行地震震速監(jiān)測(cè)，有重要水下水工構(gòu)筑物要進(jìn)行水擊波監(jiān)測(cè)。8.6水下電爆網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)線和保護(hù)繩，采用具有足夠強(qiáng)度，防水性和柔韌性較好的絕緣線作電爆網(wǎng)路的導(dǎo)線。8.7雷雨、視線不明（霧天、晚嚴(yán)禁進(jìn)行裸爆施工。8.8爆破器材管理安全措施：8.1爆物品管理應(yīng)嚴(yán)格《民爆條例《細(xì)則有關(guān)規(guī)定和當(dāng)?shù)毓膊块T的要求執(zhí)行，具體做法是：1炸藥、雷管運(yùn)輸先辦手續(xù)，由專車運(yùn)送，分車裝運(yùn)，派專人押送。2炸藥、雷管使用當(dāng)天由倉(cāng)庫(kù)運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，裝藥完畢，剩余炸藥、雷管當(dāng)天退回倉(cāng)庫(kù)。3嚴(yán)格領(lǐng)發(fā)、清退手續(xù)，指定專人造冊(cè)登記，做到帳物相符，不出差錯(cuò)，不遺失，不流落社會(huì)。8.8.2爆炸物品使用應(yīng)遵守以下規(guī)定1制作和裝填藥包過(guò)程中不準(zhǔn)抽煙，場(chǎng)外設(shè)臨時(shí)警戒人員，嚴(yán)禁外人入內(nèi)；2制作藥包應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)定的藥量，不準(zhǔn)隨意增減，不同重量的藥包，不同段別的雷管要分別放置，防止出現(xiàn)差錯(cuò)；3向孔內(nèi)裝填藥量，將藥包輕輕送入孔底，填塞時(shí)先輕后重，力求填滿搗實(shí)，防止損傷腳線；4線路聯(lián)網(wǎng)時(shí)，按規(guī)定操作，防止聯(lián)錯(cuò)、漏接，保證可靠起爆。8.9爆破飛石的預(yù)防措施對(duì)于爆破飛石效應(yīng)，可采取以下預(yù)防措施：8.9.1布孔前詳細(xì)測(cè)量爆體尺寸，確保實(shí)際最小抵抗線不小于設(shè)計(jì)值。8.9.2使最小抵抗線方向避開(kāi)重點(diǎn)保護(hù)目標(biāo)，指向開(kāi)闊區(qū)。8.9.3根據(jù)巖石性質(zhì)和具體的地質(zhì)條件確定合理的裝藥量、裝藥集中度和單耗藥量。8.9.4加強(qiáng)填塞質(zhì)量，填塞長(zhǎng)度應(yīng)大于最小抵抗線或30倍孔徑。8.10禁止一切無(wú)關(guān)人員進(jìn)入爆破現(xiàn)場(chǎng)，并在爆破區(qū)域周圍設(shè)置警戒標(biāo)志。8.11警戒人員至少應(yīng)在起爆前半小時(shí)到指定地點(diǎn)上崗，按計(jì)劃斷絕各通往或經(jīng)過(guò)爆破位上做其他事情。8.128.3在爆破作業(yè)時(shí)，根據(jù)B672-003《爆破安全規(guī)程，爆破時(shí)必須同時(shí)發(fā)出聲響和視覺(jué)信號(hào)使危險(xiǎn)區(qū)的人員都清楚地聽(tīng)到和看到采用預(yù)告信號(hào)起爆信號(hào)解除警戒信號(hào)三級(jí)信號(hào)制度。8.14爆破后的安全檢查8.14.1施工爆破后由安全員進(jìn)行安全檢查，檢查是否發(fā)生盲炮，如果有盲炮應(yīng)立即進(jìn)行排除。8.14.2爆破所產(chǎn)生的盲炮未排除前，任何非排盲炮船舶不能駛?cè)氡茀^(qū)域，各警戒船舶和警戒人員不能撤離警戒區(qū)域。8.14.3經(jīng)施工安全檢查員檢查確認(rèn)后,施工爆破區(qū)域已經(jīng)確保安全，經(jīng)施工現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人同意，方準(zhǔn)重新開(kāi)始施工作業(yè)。9環(huán)保措施9.1將《環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告》及周圍實(shí)際環(huán)境狀況作為編制《施工組織設(shè)計(jì)》和分階和活動(dòng)，制定相應(yīng)管理制度。9.2采用8＃非電毫秒延期導(dǎo)爆管雷管，進(jìn)行微差爆破，以減小水沖